澆筑的混凝土硬化鋼板結構應力截面分析顯微鏡
成型薄鋼板加填充混凝土
當設計人員將成型薄鋼板和結構等級的填充混凝土組合在一起時
(標準的樓板結構),鋼和混凝土構件以以F三種方式作用:
(1)混凝土僅作為一種嵌入填充材料,鋼板是結構的支承。
(2)鋼板僅支承濕的、新澆筑的混凝土,當混凝土硬化后,混
凝土作為生成的鋼筋混凝土樓板。
(3)混凝土硬化后,鋼與混凝土相互作用(即組合作用)。實際
上,鋼板抵抗作用于鋼筋混凝土樓板上的正彎矩,即鋼板抵抗跨中
引起樓板底部受拉的彎矩。與普通鋼筋上的突起刻痕類似,這種鋼
樓板有突緣和壓痕,所以可以更好地與澆筑的混凝土結合。
當受拉構件較短時(例如短掛鉤或短桁架構件),設計人員以極
限拉應力為基礎可以確定抗拉承載力。然而,對于長構件伸長量可
能很關鍵,限制了抗拉承載力低于一般安全應力極限。
凈截面和有效面積
在結構構件中形成拉力伴隨著結構構件與其他構件連接在一起
,一些抗拉節點——例如螺栓連接節點和螺紋接頭——降低了構件
的承載力。因此,在選擇此類連接形式時,設計人員必須確定這些
被削弱的受拉構件是否能夠滿足抗拉承載力要求。
螺栓連接是木構件或鋼構件經常采用的一種連接形式,為了插
入螺栓,必須在構件中鉆孔或沖孔。當制造了一個螺栓孔洞時,得
到一個折減的面積,稱為凈面積,凈面積上的單位應力高于無折減
截面上的單位應力。當然,螺栓連接節點的整體性能更為復雜,不
僅僅包括凈截面的簡單受拉,而且此類節點經常決定了構件的抗拉
承載力。
另一種常見的簡單抗拉構件是端頭螺紋的圓鋼桿。為了連接兩
個構件,在構件中將桿的端頭插入孔洞中且在螺旋端頭的上部旋螺
母。螺紋減小了桿的橫截面,產生一個凈截面(恰好與螺栓孔洞一
樣)。但是,可以采用端頭處鍛造擴大的圓桿[稱為螺旋軸端,在這
種圓桿中削減螺紋產生的凈截面,其面積等于桿主體部分面積。建
筑結構中很少采用螺旋軸端,因此受拉圓桿典型設計是按照折減凈
截面進行的。注意:當荷載是軸向的,而不是剪切時,這種對于凈
面積的考慮也適用于螺栓。